旋轉(zhuǎn)機(jī)械的制作方法
【專利摘要】該旋轉(zhuǎn)機(jī)械(1’)包括軸(3)和殼體(5)。軸(3)由于至少一個(gè)軸向磁性軸承(7)相對(duì)于殼體(5)是可旋轉(zhuǎn)的，所述至少一個(gè)軸向磁性軸承包括旋轉(zhuǎn)地耦連到軸(3)的磁性推力盤(70)以及被固定到殼體(5)并且軸向地圍繞磁性推力盤(70)定位的磁性促動(dòng)器(72，74)。該旋轉(zhuǎn)機(jī)械包括磁絕緣的插入件(4)，該插入件被安裝在磁性推力盤(70)和軸(3)之間以使得在磁性推力盤(70)和軸(3)之間沒(méi)有接觸。
【專利說(shuō)明】
旋轉(zhuǎn)機(jī)械
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種包括軸和殼體的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，由于至少一個(gè)軸向磁性軸承，所述軸相對(duì)于所述殼體是可旋轉(zhuǎn)的?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]—些類型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，例如飛輪，包括轉(zhuǎn)子，定子和控制轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的軸向位置的軸向磁性軸承。這樣的機(jī)器具有由軸向磁性軸承引起的一些缺點(diǎn)，其會(huì)影響軸向磁性軸承本身或機(jī)器的其它部件的性能。
[0003]軸向磁性軸承包括產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁性促動(dòng)器。該磁場(chǎng)到機(jī)器的靠近所述促動(dòng)器的其他磁性部件的泄露減少了磁性促動(dòng)器的效率或載荷能力。[〇〇〇4]磁性位置傳感器可被從促動(dòng)器泄露的磁場(chǎng)干擾，導(dǎo)致錯(cuò)誤的定位感測(cè)。電機(jī)和徑向磁性軸承還可受到從軸向軸承泄露的磁場(chǎng)的影響。
[0005]為了避免由磁場(chǎng)泄露引起的干擾，已知提供軸向軸承的磁性促動(dòng)器和旋轉(zhuǎn)機(jī)器的其他磁性部件之間的屏蔽。還已知使用空氣或非磁性部件增加軸向軸承的磁性促動(dòng)器和其他磁性部件之間的磁性距離。
[0006]此外，已知結(jié)合與軸向磁性促動(dòng)器的線圈串聯(lián)的次級(jí)線圈以通過(guò)使用次級(jí)線圈建立具有相同的量值的反向磁場(chǎng)來(lái)減少由促動(dòng)器產(chǎn)生的干擾磁場(chǎng)。
[0007]這些解決方案隱含了由于附加部件的集成引起的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的尺度、以及隨后的補(bǔ)充成本和尺度問(wèn)題的增加。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明目的在于提供一種改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。
[0009]為了該目的，本發(fā)明涉及一種包括軸和殼體的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，所述軸由于至少一個(gè)軸向磁性軸承相對(duì)于所述殼體是可旋轉(zhuǎn)的，所述至少一個(gè)軸向磁性軸承包括旋轉(zhuǎn)地耦連到所述軸的磁性推力盤以及固定到所述殼體并圍繞磁性推力盤軸向地定位的磁性促動(dòng)器，其中所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械包括磁絕緣的插入件，該插入件被安裝在磁性推力盤和軸之間以使得在磁性推力盤和軸之間沒(méi)有接觸。
[0010]由于本發(fā)明，由軸向磁性軸承的磁性促動(dòng)器引起的磁擾以比已知的旋轉(zhuǎn)機(jī)械簡(jiǎn)單和便宜的方式降低。推力盤和軸之間的磁路被中斷，由此避免了漏磁場(chǎng)經(jīng)由所述軸朝向旋轉(zhuǎn)機(jī)械的其他磁性部件的延伸。此外，磁漏的降低改進(jìn)了軸向磁性軸承的特性。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的其是有利的但不是強(qiáng)制的進(jìn)一步的方面，這樣的旋轉(zhuǎn)機(jī)械可并入以下特征中的一個(gè)或若干個(gè):
[0012]-磁絕緣的插入件由低磁性的材料制成。[0〇13]-磁絕緣的插入件由具有等于或不及1，256X 10—6H/m的磁導(dǎo)率的材料制成。
[0014]-磁絕緣的插入件由低磁導(dǎo)率的不銹鋼制成。
[0015]-磁絕緣的插入件由316L或904L制成。
[0016]_磁絕緣的插入件由非鐵材料制成。[0〇17]-磁絕緣的插入件由鋁制成。
[0018]-磁絕緣的插入件由塑料材料制成。
[0019]-磁絕緣的插入件由陶瓷材料制成。
[0020]-所述軸包括其中插入有緊固螺栓的中心螺紋鉆孔，然而，磁絕緣的插入件和推力盤每個(gè)都包括中心孔，用于使緊固螺栓穿過(guò)。
[0021]-所述軸包括其中插入有緊固螺栓的中心螺紋鉆孔，然而，磁絕緣的插入件包括中心孔，用于使緊固螺栓穿過(guò)，然而，磁絕緣的插入件包括徑向地向外延伸的臺(tái)肩，然而推力盤被安裝在插入件的外圓周表面上并且抵靠所述臺(tái)肩。
[0022]-磁絕緣的插入件是襯套形狀的并且安裝成圍繞軸的外圓周表面，然而，磁絕緣的插入件包括徑向向外的臺(tái)肩，然而推力盤被安裝在磁絕緣的插入件的外圓周表面上并且抵靠所述臺(tái)肩。
[0023]-所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械包括至少一個(gè)磁性旋轉(zhuǎn)傳感系統(tǒng)，該磁性旋轉(zhuǎn)傳感系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)地耦連到軸的磁性轉(zhuǎn)子和固定到殼體的磁性定子。
[0024]-所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械包括至少一個(gè)徑向磁性軸承，該至少一個(gè)徑向磁性軸承包括旋轉(zhuǎn)地耦連到所述軸的磁性轉(zhuǎn)子和固定到所述殼體的磁性定子。
[0025]-所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械包括至少一個(gè)滾動(dòng)軸承，用于允許在軸向磁性軸承的故障的情況下所述軸相對(duì)于殼體的旋轉(zhuǎn)?！靖綀D說(shuō)明】
[0026]現(xiàn)在將參照作為說(shuō)明性的例子的附圖解釋本發(fā)明。在附圖中:
[0027]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的截面圖；
[0028]圖2示出在現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中由磁性促動(dòng)器產(chǎn)生的磁場(chǎng)；[〇〇29]圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的類似于圖1的截面圖；
[0030]圖4示出在圖3的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中由磁性促動(dòng)器產(chǎn)生的磁場(chǎng)；以及
[0031]圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的類似于圖3的視圖；
[0032]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的類似于圖3的視圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0033]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械1被示出在圖1中。旋轉(zhuǎn)機(jī)械1包括軸3和殼體5。由于軸向磁性軸承7,軸3相對(duì)于殼體5是可旋轉(zhuǎn)的，所述軸向磁性軸承包括磁性推力盤70,其安裝在軸3上并且旋轉(zhuǎn)地耦連到軸3。推力盤70定中心在中心軸X-X ’上，該中心軸還是軸3相對(duì)于殼體5的旋轉(zhuǎn)軸。軸向磁性軸承7還包括磁性促動(dòng)器72和74,其被固定在殼體5上并且圍繞推力盤70軸向定位。
[0034]在該說(shuō)明書(shū)中，修飾語(yǔ)“軸向地”，“軸向的”，“徑向地”以及“徑向的”用于參照中心軸x-x，。
[0035]旋轉(zhuǎn)機(jī)械1還包括磁性旋轉(zhuǎn)傳感系統(tǒng)9，其包括旋轉(zhuǎn)地耦連到軸3的磁性轉(zhuǎn)子90以及固定到所述殼體5的磁性定子92。傳感系統(tǒng)9沿著軸X-X ’相對(duì)于軸向磁性軸承7軸向地位移。
[0036]旋轉(zhuǎn)機(jī)械1還包括徑向磁性軸承11，其包括旋轉(zhuǎn)耦連到軸3的磁性轉(zhuǎn)子110,以及固定到殼體5的磁性定子112。徑向軸承11從傳感系統(tǒng)9并遠(yuǎn)離軸向軸承7軸向地位移。
[0037]旋轉(zhuǎn)機(jī)械1還包括滾動(dòng)軸承13，用于在軸向磁性軸承7的故障的情況下，例如如果電力切斷發(fā)生，允許軸3相對(duì)于殼體5的旋轉(zhuǎn)。滾動(dòng)軸承13可以是任何類型的，例如球軸承， 滾針軸承或滾柱軸承。旋轉(zhuǎn)機(jī)械1可包括超過(guò)一個(gè)滾動(dòng)軸承13。[〇〇38]如在圖1中示出的，推力盤70直接地安裝在軸3上并且在推力盤70和軸3之間存在直接接觸。軸3由金屬材料制成，該金屬材料由由促動(dòng)器產(chǎn)生的圍繞磁場(chǎng)磁化，如圖2所示的。由促動(dòng)器7 2產(chǎn)生的磁場(chǎng)由場(chǎng)力線L表示，該場(chǎng)力線經(jīng)由軸3和推力盤7 0之間的接觸在推力盤70和軸3中穿過(guò)。由促動(dòng)器74產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械1的其他部件具有較小的干擾并且為了簡(jiǎn)潔沒(méi)有被示出。
[0039]經(jīng)由該軸3,場(chǎng)力線L還在傳感系統(tǒng)9和徑向軸承11中穿過(guò)。這引起在旋轉(zhuǎn)檢測(cè)中由傳感系統(tǒng)9產(chǎn)生的不準(zhǔn)確度，以及軸向軸承9的效率損失。在徑向軸承11中穿過(guò)的場(chǎng)力線L產(chǎn)生建立轉(zhuǎn)子110和定子112之間的力的“負(fù)剛度”，其干擾徑向軸承11的操作。
[0040]為了解決該問(wèn)題，如在圖3中示出的，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)機(jī)械1’包括磁絕緣插入件 4,其被安裝在推力盤70和軸3之間以使得在推力盤70和軸3之間不存在接觸。術(shù)語(yǔ)“磁絕緣” 意味著插入件4中斷推力盤70和軸3之間的磁路以使得在推力盤70中的漏磁場(chǎng)沒(méi)有進(jìn)入到軸3中以及傳感系統(tǒng)9和徑向軸承11中。
[0041]在旋轉(zhuǎn)機(jī)械1’中由磁性促動(dòng)器72產(chǎn)生的磁場(chǎng)沒(méi)有進(jìn)入到軸3中，如由示出在圖4中的場(chǎng)力線L’所示的，所述場(chǎng)力線集中在促動(dòng)器元件72和74周圍。場(chǎng)力線L’沒(méi)有在傳感系統(tǒng)9 和徑向軸承11中穿過(guò)。旋轉(zhuǎn)檢測(cè)中的不準(zhǔn)確度因此得以避免。在徑向軸承11中還存在較少的干擾，以及軸向軸承7的效率得以改善，因?yàn)橛纱判源賱?dòng)器72產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)更少。
[0042]插入件4優(yōu)選地由低磁性的材料制成，以使得插入件4更有效地將推力盤70與軸3 絕緣。術(shù)語(yǔ)“低磁性”表示插入件4的材料具有較低的本身磁化的能力。插入件4至少具有比軸3的磁性低的磁性。[〇〇43]插入件4的材料的磁性可由它的磁導(dǎo)率限定。磁導(dǎo)率是支持在它自己內(nèi)部形成磁場(chǎng)的材料的能力的測(cè)量。換句話說(shuō)，磁導(dǎo)率對(duì)應(yīng)于材料響應(yīng)于施加的磁場(chǎng)獲得的磁化程度。 低的磁導(dǎo)率意味著材料具有低的磁性。
[0044]插入件4的材料的磁導(dǎo)率可等于或不到1，256 X l(T6H/m。插入件4優(yōu)選地由低磁導(dǎo)率的不銹鋼，例如316L或904L，制成。替代地，插入件4可由非鐵材料，例如鋁，或塑料材料， 或陶瓷材料，制成。
[0045]軸3包括其中插入緊固螺栓32的中心螺紋鉆孔30。緊固螺栓32還可由低的高磁導(dǎo)率材料，例如316L鋼，制成。插入件4和推力盤70每個(gè)都包括相應(yīng)的中心孔40和700，用于使緊固螺栓32穿過(guò)。插入件4和推力盤70因此由螺栓32緊固到軸3。
[0046]本發(fā)明的第二和第三實(shí)施例分別示出在圖5和圖6中。在這些實(shí)施例中，對(duì)第一實(shí)施例通用的元件具有相同的附圖標(biāo)記并且以相同的方式工作。相對(duì)于第一實(shí)施例僅有的差別在后面被描述。[〇〇47]在圖5的實(shí)施例中，推力盤70被安裝在插入件4的外圓周表面42上并且抵靠插入件 4的徑向向外延伸的臺(tái)肩44。臺(tái)肩44在推力盤70和軸3之間軸向地延伸因此保證軸3與推力盤70的磁絕緣。
[0048]在圖6的實(shí)施例中，插入件4是襯套形狀的并且安裝成圍繞軸3的外圓周表面34。插入件4包括外圓周表面46和徑向地和向外地延伸的臺(tái)肩48。推力盤70被安裝在外表面48上并且抵靠臺(tái)肩48,其由此在推力盤70和軸3之間軸向地延伸。
[0049]在該實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)機(jī)械1并不包括任何緊固螺栓32。推力盤70由于補(bǔ)充的磁絕緣插入件6被緊固到軸3,所述補(bǔ)充的磁絕緣插入件可由與插入件4相同的材料制成，其安裝在外表面46上并且在推力盤70的與臺(tái)肩78相反的側(cè)面上抵靠推力盤70。阻擋元件36,其由標(biāo)準(zhǔn)的金屬材料制成，被安裝在軸3的外表面34并抵靠插入件4和6以便阻擋推力盤70的軸向平移。例如，阻擋元件36可壓配合在軸3上。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的未示出的實(shí)施例，旋轉(zhuǎn)機(jī)械1’可包括超過(guò)一個(gè)的軸向磁性軸承，超過(guò)一個(gè)的徑向磁性軸承或者超過(guò)一個(gè)的傳感系統(tǒng)。
[0051]所述實(shí)施例的技術(shù)特征和以上所述的變體可被組合以形成本發(fā)明的新的實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械(1’)，包括軸(3)和殼體(5)，所述軸(3)由于至少一個(gè)軸向磁性軸承(7)相對(duì)于所述殼體(5)是可旋轉(zhuǎn)的，所述至少一個(gè)軸向磁性軸承包括旋轉(zhuǎn)地耦連到所述軸(3)的磁性推力盤(70)以及固定到殼體(5)并且圍繞該磁性推力盤(70)軸向地定位的磁性促動(dòng)器(72，74)，其中它包括磁絕緣的插入件(4)，該插入件被安裝在所述磁性推力盤(70)和所述軸(3)之間以使得在所述磁性推力盤(70)和所述軸(3)之間沒(méi)有接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中所述磁絕緣的插入件(4)由低磁性的材料制成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中所述磁絕緣的插入件(4)由具有等于或不及I，256 X 10—6H/m的磁導(dǎo)率的材料制成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中所述磁絕緣的插入件(4)由低磁導(dǎo)率的不銹鋼制成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中所述磁絕緣的插入件⑷由316L或904L制成。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中所述磁絕緣的插入件(4)由非鐵材料制成。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中所述磁絕緣的插入件(4)由鋁制成。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中所述磁絕緣的插入件(4)由塑料材料制成。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中所述磁絕緣的插入件(4)由陶瓷材料制成。10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中所述軸(3)包括中心螺紋鉆孔(30)，緊固螺栓(32)被插入在所述中心螺紋鉆孔(30)中，以及其中所述磁絕緣的插入件(4)和所述推力盤(70)每個(gè)都包括中心孔(40，700)，用于使所述緊固螺栓(32)穿過(guò)。11.根據(jù)權(quán)利要求1到9中的任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中所述軸(3)包括中心螺紋鉆孔(30)，緊固螺栓(32)被插入在該中心螺紋鉆孔(30)中，其中所述磁絕緣插入件(4)包括中心孔(40)，用于使所述緊固螺栓(32)穿過(guò)，其中所述磁絕緣的插入件(40)包括徑向地向外延伸的臺(tái)肩(44)，以及其中所述推力盤(70)被安裝在所述插入件(4)的外圓周表面(42)上并且抵靠所述臺(tái)肩(44)。12.根據(jù)權(quán)利要求1到9中的任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中所述磁絕緣的插入件(4)是襯套形狀的并且安裝成圍繞所述軸(3)的外圓周表面(34)，其中所述磁絕緣的插入件(4)包括徑向向外的臺(tái)肩(48)，其中所述推力盤(70)被安裝在所述磁絕緣的插入件(4)的外圓周表面(46)上并抵靠所述臺(tái)肩(48)。13.根據(jù)前述權(quán)利要求1-9中的任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中它包括至少一個(gè)磁性旋轉(zhuǎn)傳感系統(tǒng)(9)，該至少一個(gè)磁性旋轉(zhuǎn)傳感系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)地耦連到所述軸(3)的磁性轉(zhuǎn)子(90)和固定到所述殼體(5)的磁性定子(92)。14.根據(jù)前述權(quán)利要求1-9中的任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中它包括至少一個(gè)徑向磁性軸承(11)，該至少一個(gè)徑向磁性軸承包括旋轉(zhuǎn)地耦連到所述軸(3)的磁性轉(zhuǎn)子(110)和固定到所述殼體(5)的磁性定子(112)。15.根據(jù)前述權(quán)利要求1-9中的任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其中它包括至少一個(gè)滾動(dòng)軸承(13)，用于在所述軸向磁性軸承(7)的故障的情況下允許所述軸(3)相對(duì)于所述殼體(5)的旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】F16C32/04GK106090009SQ201610274101
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日 公開(kāi)號(hào)201610274101.7, CN 106090009 A, CN 106090009A, CN 201610274101, CN-A-106090009, CN106090009 A, CN106090009A, CN201610274101, CN201610274101.7
【發(fā)明人】E.卡拉斯科
【申請(qǐng)人】斯凱孚磁性機(jī)械技術(shù)公司